La conectividad estructural cierra la brecha entre estructura y función cerebral
Las perspectivas dadas por la conectividad estructural cierran la brecha entre estructura y función
Fuente: Springer
"Las conexiones aferentes, eferentes e intrínsecas, así como los tipos de células y sus propiedades, son la base estructural de la función de una región cerebral" (Zilles y Amunts 2015). Durante las últimas décadas, la neurociencia ha progresado enormemente en la comprensión de los mecanismos de la función cerebral en diferentes escalas espaciales, que van desde el nivel de neurona única hasta los mapas corticales a macroescala. Si bien algunos informes demuestran que una función puede localizarse en un área específica (localismo), una colección de estudios de neurociencia también indica que las funciones están mediadas por la interacción de múltiples áreas del cerebro. Argumentaremos que el pensamiento del localismo extremo ha perdido la perspectiva. Si bien las áreas pueden ser sensibles a funciones específicas, no están procesando la información de forma independiente. Por ejemplo, leer este texto requiere la participación de un sistema de áreas cerebrales interconectadas que analizan palabras visuales e información fonológica y léxica (Wandell et al. 2012). Por lo tanto, existe una necesidad apremiante de comprender la 'conectividad estructural', que es un término que generalmente se refiere a las conexiones anatómicas entre las áreas del cerebro. La conectividad estructural es esencial para comprender los circuitos que apoyan la interacción entre las áreas del cerebro y para unir la anatomía con la función.
A pesar de muchos proyectos de conectomía (Bakker et al. 2012 ; Burns et al. 2013 ; Van Essen et al. 2013 ; Zingg et al. 2014 ; Oh et al. 2014 ; Majka et al. 2020), todavía falta una comprensión integral de la conectividad estructural del cerebro humano. Si bien se han desarrollado varios métodos para estudiar la conectividad estructural, todos presentan una compensación entre ventajas y limitaciones. Por ejemplo, una resolución espacial más alta viene con un campo de visión más pequeño, mientras que otros métodos, típicamente imágenes de resonancia magnética de difusión (dMRI), tienen una resolución más baja pero cubren todo el cerebro. Del mismo modo, algunos métodos solo son aplicables a cerebros animales ex vivo, mientras que otros métodos están disponibles para cerebros humanos vivos. Estas limitaciones desafían un consenso sobre el panorama general de la conectividad estructural (Rushmore et al. 2020). La 'conectividad estructural' también es un concepto multidimensional que está lejos de la noción simplificada de 'conectado' o 'no conectado'. A nivel celular / molecular, el tipo de sinapsis afectará el circuito neural subyacente con implicaciones funcionales bastante diferentes (Bargmann y Marder 2013 ). A nivel macroscópico, cada vez hay más pruebas de estudios de dMRI que muestran que las diferencias en los paquetes de materia blanca pueden explicar la diversidad de comportamiento entre los individuos humanos (Catani et al. 2007 ; Thiebaut de Schotten et al. 2011 ; Huber et al. 2018 ; Oishi et al. . 2018 ), así como el impacto de precisión medicina (Forkel et al. 2014 , 2020 ; Takemura et al.2019 ; Forkel y Thiebaut de Schotten 2020 ).
El conocimiento derivado de la organización anatómica de la materia blanca va mucho más allá de la anatomía, ya que contribuye a la comprensión de los circuitos funcionales y la dinámica cortical (Rockland 2020, este problema). Por ejemplo, los análisis de un solo axón han revelado principios de organización esenciales de las conexiones talamocorticales o corticocorticales, como la organización laminar y la existencia de colaterales axonales y conexiones intrínsecas / extrínsecas. Específicamente, las diferencias en la especificidad laminar entre las conexiones de retroalimentación y retroalimentación, junto con las garantías dentro y a través de las áreas, proporcionan información esencial sobre la naturaleza recurrente del procesamiento visual cortical. Por lo tanto, el descubrimiento de los principios de la materia blanca ofrece información crítica para interpretar la dinámica neuronal de las comunicaciones intra-areales, así como los mecanismos primarios que apoyan las funciones y patologías.
Comentarios